CT-Scan

     CT-Scan

CT-Scan (Computed Tomography). Merupakan perkembangan dari metoda tomografi yang menggunakan teknologi yang terkomputasi. Sehingga gambar yang dihasilkan dapat direkonstruksi dengan menggunakan software yang berisikan algoritma perekonstruksi gambar.

CT-SCAN pertama kali ditemukan pada tahun 1972 oleh Houndsfiled dan Ambrose yang berasal dari inggris yang mana mereka bekerja di Research labs Emi of ltd, yang menghasilkan pencitraan/ gambar klinis  pertama kali menggunakan ct-scan.

Prototype asli tahun 1971 membutuhkan 160 scan melalui sudut 180, masing-masing 1 ° terpisah, dengan masing-masing memindai mengambil sedikit lebih dari lima menit.. Gambar dari scan ini membutuhkan 2,5 jam untuk diproses oleh teknik rekonstruksi aljabar pada komputer besar.. Pemindai photomultiplier memiliki satu detektor, dan dioperasikan pada Transalasi / prinsip putar.

Dimana inilah pertama kalinya kita dapat melihat hasil gambar pertama dari CT-SCAN yakni  tomographyc ( slice anatomy ) serta perbedaan densitas yang cukup mencolok untuk sebuah hasil gambar tetapi alat ini masih memiliki beberapa kekurangan seperti memerlukan waktu yang lama dalam proses pengambilan gambar serta resolusi yang masih rendah.

Disini dapat kita ambil contoh product CT-SCAN pertama yang bernama SIRETOM (1974) dimana memerlukan waktu scan 7 menit dengan ukuran gambar 80x80 pixel , scan field 25 cm, dan  reparasi spatial 1,3 mm 4 LP/cm.

Ringkasan Sejarah Perkembangan Tomografi computer :

1917  J.H Radon          : transformasi Radon, gambar dari objek yang tidak diketahui dapat digambarkan dari proyeksinya.

1963 A.M Cormark     : mengembangkan teknik untuk menentukan distribusi penyerapan tubuh manusia.

1972  G.N Hounsfield dan J.Ambrose : menghasilkan gambar CT pertama untuk keperluan klinis.

1974    60 unit CT terpasang untuk pemeriksaan kepala

1979    Hounfield dan Cormark dianugrahi hadiah nobel

1989    spiral CT

1998    MultiscaleCT

2000    > 30000 clinical CT installations

Prinsip dasar pemindai tomografi computer

Prinsip dasar dari pembentukan gambar pada CT-SCAN yakni pelemahan intensitas sinar-x oleh objek yang ditembus oleh sinar-x tersebut. Dijelaskan dalam bentuk blok berikut:

Penjelasan :

Pada saat sinar-x  ditembakkan ke jaringan tubuh disini akan terjadi proses penyerapan sinar-x oleh jaringan tubuh tergantung dari kerapatan jaringan tersebut dimana masing-masing dari organ/jaringan memiliki kerapatan yang berbeda-beda seperti tulang, otot, lemak dll serta efek hambur yang ditimbulkan sehingga sinar-x yang diteruskan intensitasnya menjadi lebih kecil sesuai dengan apa yang dilewatinya hingga muncullah perbedaaan kontras diberbagai titik tertentu hingga muncullah suatu gambar.        

CARA KERJA CT SCAN

Cara kerja pesawat CT-SCAN terdiri dari 2 cara yakni :

1. Teknik Sequence

      Pada CT-Scan tipe generasi lama proses pengambilan gambar dengan memakai teknik sequence yakni meja pasien bergerak maju terlebih dahulu baru kemudian tabung sinar-x melakukan eksposure sambil berputar mengelilingi pasien, jadi bergerak secara bergantian. Dengan memakai teknik sequence ini maka waktu yang dibutuhkan untuk satu pengambilan gambar lebih lama karena satu kali putaran gantry hanya menghasilkan satu potongan gambar.

2. Teknik Spiral

      Pada CT-Scan multi slice / Emotion Duo proses pengambilan gambarnya menggunakan teknik Spiral (kontinyu) yakni meja pasien bergerak maju dan secara bersamaan tabung sinar-x melakukan eksposure sambil mengelilingi pasien. Lamanya

proses ini ditentukan oleh beberapa luas objek yang akan diambil gambarnya, jenis organ atau jaringan. Pada tipe ini sudah menggukan multi slice sehingga waktu yang dibutuhkan untuk satu penggambilan gambar lebih singkat karena satu kali putaran gantry bisa mengasilkan dua atau lebih potongan gambar dan gambar yang dihasilkan lebih detail dari pada single slice.

GENERASI TOMOGRAFI COMPUTER DAN PENGEMBANGANNYA

Seiring dengan berkembangnya teknologi tidak terlepas pula dari perkembangan  computer tomografi scanning  dimana pesawat ini telah melewati 4 generasi yang mana generasi pertama menggunakan teknik pensil bean , kedua partial fan beam , ketiga fan beam ,keempat fan beam dengan slipring. Dari generasi keempat sampai saat ini terus mengalami penyempurnaan hingga mencapai hasil yang maksimal seperti generasi sekarang menggunakan metode multi detector array.

Pada bagian ini akan dijelaskan pengembangan generasi CT-SCAN dari pertama hingga sekarang  yaitu :

1.      Generasi ke-1 ( pensil beam )

Spesifikasi:

a.       Gerakan translasi dan rotasi

b.      Berkas sinar-x berbentuk pensil ( pensil beam )

c.       Geometri berkas sinar parallel

d.      FOV ( field of view ) 24cm

e.       Menggunakan 2 buah detector sehingga sekali scan dapat menghasilkan 2 irisan

f.        160 berkas parallel/proyeksi

g.       180 proyeksi dengan interval 1 derajat

h.       Detector tidak dapat mendeteksi perbedaan intensitas sinar-x yang sangat besar, oleh karena itu kepala yang diperiksa harus dikelilingi oleh kantong berisi air

i.         Kristal NAl yang digunakan sebagai detector memiliki waktu afterglow yang nyata

j.        Keuntungan : pengaruh hamburan radiasi pada detector ditiadakan karena berkas sinar-x yang berbentuk pensil.

2.      Generasi ke-2 ( partial fan beam )

Spesifikasi                                                                                                                                      

a.       Menggunakan 30 linear array detector

b.      Kerugian : adanya pengaruh radiasi hamburan dan meningkatnya intensitas kearah tepi dari berkas sinar-x yang berbentuk kipas. Hal ini diatasi dengan penambahan filter dasi kupu-kupu pada jendela tabung sinar-x

c.       Keuntungan : waktu scan lebih singkat yaitu antara 18 hingga 30 detik/irisan.

3.      Generasi ke-3 ( fan beam )

Spesifikasi

a.       Konfigurasi rotasi/translasi

b.      Berkas sinar-x berbentuk kipas ( fan beam )

c.       Menggunakan detector array

d.      Waktu scan 1 detik

e.       Kekurangan : kemungkina terjadinya ring artifact karena adanya kerusakan kanal detector

4.      Generasi ke-4 ( fan beam + detector ring )

Spesifikasi

a.       tabung sinar-x berputar dan detector diam

b.      detector tersusun melimhkar berbentuk lingkaran

c.       sekitar 8000 buah detector diperlukan

d.      waktu scan 1 detik

e.       kerugian : harga mahal , dosis radiasi pada pasien lebih tinggi

f.        keuntungan : tidak terjadi ring artifact

g.       masalah : jarak antara tabung sinar-x dan elemen detector tidak semuanya sama dapat diatasi dengan kalibrasi dan normalisasi saat scan.

Note : generasi ke 5-7 merupakan penyempurnaan dari generasi ke-4

5.      Generasi ke-5 ( Electron beam technique )

Spesifikasi

a.       waktu scan 50ms

b.      biasanya digunakan untuk scan jantung

c.       menggunakan metoda electron beam

6.      Generasi ke-6 ( Spiral atau Helical CT )

a.       teknologi slip-ring sekitar tahun 1990an

b.      akuisisi data dilakukan dengan meja bergerak sementara tabung sinar-x berputar sehingga gerakan tabung sinar-x membentuk pola spiral terhadap pasien saat dilakukan akuisisi data.

c.       Diterapkan pada konfigurasi rancangan CT generasi ke-3 dan ke-4.

7.      Generasi ke-7 ( multi detector Array CT )

a.       Tabung sinar-x memiliki kapasitas panas yang terbatas hanya 1% dari energy yang dikonversi menjadi sinar-x

b.      Dengan detector multiarray maka apabila kolimator dibuka lebih lebar akan diperoleh data proyeksi lebih banyak, dengan demikian maka penggunaan energy sinar-x lebih efisien

c.       Pada detector array tunggal apabila kolimator dibuka lebih lebar maka akan diperoleh irisan yang lebih tebal yang akan mengurai resolusi spatial

d.      Masalah : cone beam artifact

e.       Keuntungan : meningkatkan waktu scan hingga 0.33 detik, resolusi dalam arah sumbu-Z hingga <0,4 mm, dan dosis radiasi lebih rendah

TEKNOLOGI SLIP-RING

Teknologi slip-ring mulai diterapkan pada generasi ke-4 dari CT-SCAN. Teknologi slip ring yaitu aliran listrik disalurkan melalui sejumlah konduktor yang berbentuk cincin disusun secara parallel sehingga tidak menggunakan kabel.

Bentuk  tipe teknologi slip-ring dan non slip-ring:

Secara umum komponen utama CT-Scan terdiri dari :

1. Gantry
2. Bagian pemroses gambar (SMI)
3. Central System Control

Bagian-bagian CT Scan

1. GANTRY

  

Pada bagian ini terdiri dari :

§ X-Ray Tube

Merupakan sumber sinar X

§ Collimator

Berfungsi untuk membelokkan arah sinar-X

§ Detector

Merubah sinar-X menjadi sinyal listrik

§ DAS

ADC, serial dan mengirim ke image processor

2. REKONTRUKSI GAMBAR

Terdiri dari :

§ Image Processor

Mengolah/merekontruksi gambar yang didapatkan dari DAS

§ Imager

Mentrasfer gambar yang telah direkonstruksi dan ditunjukan pada monitor.

3. CENTRAL SYTEM CONTROL

§ Host computer

Merupakan komputer utama yang berfungsi sebagai CPU

§ Storage drives

Merupakan unit penyimpan data

Data Flow

§ Sinar-X dihasilan oleh X-Ray Tube yang diatur oleh collimator untuk menentukan tebalnya irisan (slice) membentuk fan beam kemudian mengenai obyek

§ Detector merubah sinar-X yang telah melewati obyek menjadi sinyal listrik dan dikuatkan.

§ DAS merubah data analog menjadi data digital dan selanjutnya data tersebut dikirim ke Image Processor secara serial

§ Image processor mengolah/merekontruksi data menjadi image data melalui proses preprocessing, convolution dan backprojection

§ Imager kemudian merubah image data menjadi video signal yang ditampilkan pada monitor

§ Gambar selanjutnya dapat disimpan, semua proses kendali dilakukan melalui Central System Control

Keterangan Blok Diagram CT Scan

Keterangan

• Generator Rotating

Pembangkit multipulse tegangan tinggi dengan gerakan memutar

• Gantry Rotating

Pengatur gerakan memutar untuk Gantry

• Slip Ring

Konektor untuk metransmisikan tegangan tinggi dan data dari detektor

• Generator Stationary

Pembangkit tegangan tinggi untuk menghasilkan X-Ray

• Patient Table

Meja tempat pasien

• Cooling Unit

Pendingin gantry akibat panas yang dihasilkan pada saat exposure

• Gantry Stationary

Pengontrol gerakan tilting pada Gantry, meja pasien & cooling unit

• Image Processor

Mengolah/merekontruksi gambar yang didapatkan dari DAS

• Imager

Mentrasfer gambar yang telah direkonstruksi dan ditunjukan pada monitor

• Image Storage

Penyimpan gambar

• Image Archive

Pengarsipan gambar

• Op-System Storage

Penyimpan operating sistem

• Diagnostic Main Console

Konsul utama untuk diagnosa

• Monitor

Hasil Foto

CT Scanner (Computed Tomography)

Gantry CT Scan terdiri dari beberapa part penting untuk proses pengambilan gambar :
- Tabung X-ray
- Detektor
- Data Aquisition System

Bentuk Orientasi Pasien pada alat

Jenis-jenis detektor  dari CT-SCAN:

      1.   Scintillation Crystal + Photomultiplier Tube Detector

             Sinar-x yang diterima detector diubah menjadi cahaya leh crystal yang diteruskan ke photomultiplier tube yang akan diubah menjadi sinyal elektron.

Macam-macam crystal yang digunakan yaitu :

1.      Sodium Iodide ( Nal )

2.      Caesium Iodide ( Csl )

3.      Calcium Fluoride ( CaF2 )

4.      Bismuth Germanite ( BGo )

Detektor yang menggunakan gas xenon agar terjadi ionisasi dimana prinsip kerjanya berdasarkan ionisasi chamber yang menggunakan elektroda sebagai media / tungsten.

1.            X-ray Control

Terdiri dari generator sinar-x bertegangan tinggi / high voltage transformer, RARD ( Rapid Accelelaor Rotor Controler ) dan x-ray tube indilator. X-ray control ini berperan penting pada saat dilakukan pemanasan tabung sinar-x.

2.      Computer

      Merupakan jantung dari semua instrument pada CT dan berfungsi untuk melakukan proses scaning. Reknstruksi / pengolahan data, display gambaran atau menganalisa gambar. Pada CT dilengkapi suatu alat pembantu untuk proses rekontruksi gambaran yang dikenal dengan nama ARRAY PROCESSOR.

3.      Dislay Unit

Alat untuk penyimpanan program hasil kerja dari komputer ketika melakukan scaning, ekonstruksi, an display gambaran. Data yang diterima berupa data mentah atau data permanent.

4.      Magnetic Tape Unit

Digunakan sebagai penyimpanan data pasien, Dalam suatu pita / tape yang disimpan pada disc unit sehingga data yang terdapat didalamnya dapat dipangil kembali. Pada proses scaning MTU diletakan pada box tersendiri yang dilengkapi ram text.

5.      Multi Format Camera

Digunakan untuk memperoleh gambar permanent pada film rontgen, dan dapat memilih formt gambaran 1-24 struktur per slice gambaran CT pada suatu bidag film.

6.      Operator Terminal

      Merupakan pusat dari semua kegiatan scaning. Patien film manipulation, serta fungsi pengoperasian system secara umum. Mengatur file pasien yaitu memasukan data-data pasien.

7.      Sistem Data Consule ( SDC )

            Digunakan untuk menampilkan suatu gambaran hasil scaning dan manipulasinya sehingga memperoleh informasi yang diinginkan.

8.         Operator Display Console ( ODC )  

Merupakan kombinasi operator terminal dan SDC. Alat ini disamping sebagai pusat kegiatan scaning juga dapat memanipulasi hasil gambaran sesuai yang kita kehendaki